AVALIAÇÃO 03

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<p>LABORATÓRIO DE FÍSICA</p><p>CALORIMETRIA</p><p>1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO</p><p>CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504</p><p>E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br</p><p>AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS</p><p>Engenharia Civil</p><p>3º Semestre-Graduação</p><p>Jéferson da Silva Ramos</p><p>PARTE I – DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE TÉRMICA DE UMA CALORÍMETRO</p><p>A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio da</p><p>conservação de energia:</p><p>QCEDIDO = QRECEBIDO</p><p>QCEDIDO PELA ÁGUA QUENTE = QABSORVIDO PELO CALORÍMETRO</p><p>m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC)</p><p>C = m1c (T1 - Tf) / (Tf - TC)</p><p>Onde:</p><p>C = capacidade térmica do calorímetro;</p><p>m1 = massa de água;</p><p>c = calor específico da água (1cal/g °C);</p><p>T1= temperatura da água quente;</p><p>Tf = temperatura final de equilíbrio sistema;</p><p>TC = temperatura no interior do calorímetro</p><p>LABORATÓRIO DE FÍSICA</p><p>CALORIMETRIA</p><p>2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO</p><p>CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504</p><p>E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br</p><p>1. Com os dados obtidos, calcule a capacidade térmica do calorímetro.</p><p>C= m</p><p>1</p><p>c ( T1- Tf)</p><p>(Tf- Tc)</p><p>C= 93,42+1 (80,4-73,5)</p><p>C= 13,37340249cal/°C</p><p>PARTE II – DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE LÍQUIDOS</p><p>A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio da</p><p>conservação de energia:</p><p>QCEDIDO = QRECEBIDO</p><p>QCEDIDO PELO ÓLEO QUENTE = QABSORVIDO PELO CALORÍMETRO</p><p>m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC)</p><p>c = C (Tf - TC) / m1 (T1 – Tf)</p><p>Onde:</p><p>C = capacidade térmica do calorímetro;</p><p>m1 = massa de óleo;</p><p>c = calor específico do óleo;</p><p>T1= temperatura do óleo quente;</p><p>Tf = temperatura final de equilíbrio sistema;</p><p>TC = temperatura no interior do calorímetro</p><p>1. Com os dados obtidos, calcule o calor específico do óleo. Compare o valor obtido</p><p>com valores de calor específico de óleos vegetais encontrados na internet.</p><p>Justifique eventuais diferenças.</p><p>LABORATÓRIO DE FÍSICA</p><p>CALORIMETRIA</p><p>3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO</p><p>CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504</p><p>E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br</p><p>(Imagem da internet)</p><p>C= (Tf- Tc)</p><p>m1 ( T1- Tf)</p><p>C=13,37340249 (65,3-25,3)</p><p>86,88 (80,4-65,3)</p><p>C=0,4078 cal/g°</p><p>Conclusão:</p><p>O calor específico é a quantidade de calor necessário para que 1g de</p><p>substância tenha sua temperatura aumentada em 1°C.</p><p>Cada substância tem um determinado valor de calor, que é expresso em cal/g</p><p>°C. Por meio desse exemplo encontramos o valor do óleo (0,408 cal/ g°C) e</p><p>comparar com o da água.</p><p>E concluímos que a quantidade de energia necessária para aquecer o óleo é</p><p>bem menor, e que por isso seu aquecimento se dá rapidamente.</p><p>LABORATÓRIO DE FÍSICA</p><p>EQUAÇÃO TERMOMÉTRICA</p><p>4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO</p><p>CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504</p><p>E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br</p><p>1. Complete a Tabela 1 abaixo com os dados obtidos no experimento.</p><p>Estado térmico</p><p>Temperatura indicada no</p><p>termômetro a álcool T (°C)</p><p>Altura da coluna</p><p>líquida h (cm)</p><p>Ponto do gelo 0 9,5</p><p>Ambiente 23 12,8</p><p>Ponto do vapor 98,5 23,5</p><p>Tabela 1 – Dados experimentais</p><p>2. Repare se as marcas feitas para o ponto do gelo e do ponto do vapor coincidem</p><p>com as marcas de fábrica do termoscópio. Qual parâmetro obtido durante a</p><p>realização do procedimento pode gerar uma diferença entre as marcas?</p><p>Justifique.</p><p>Resposta:</p><p>Para o ponto do gelo a marcação está coincindindo com a da fábrica, mas, no</p><p>ponto de vapor elas não coincidem por conta da pressão atmosférica.</p><p>É possível que, na região em que o termoscópio foi fabricado a pressão</p><p>atmosférica seja menor.</p><p>3. Construa um gráfico da altura (h) em função da temperatura (°C) utilizando o</p><p>teorema de Tales. Determine o coeficiente linear e angular da equação que</p><p>representa essa relação.</p><p>RESPOSTA:</p><p> Coeficiente linear: 9,5</p><p> Coeficiente angular: 0,142</p><p>Altura (h) em função da temperatura (°C)</p><p>30</p><p>25</p><p>LABORATÓRIO DE FÍSICA</p><p>CALOR ESPECÍFICO DE CORPOS SÓLIDOS</p><p>5 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO</p><p>CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504</p><p>E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br</p><p>4. Ferva a água, sem atingir a ebulição, e insira o termoscópio na água. Marque e</p><p>meça a altura da coluna. Utilize o valor de h na equação obtida anteriormente e</p><p>encontre o valor da temperatura da água. Utilize o termômetro a álcool para</p><p>medir a temperatura da água e compare os valores obtidos para a temperatura</p><p>através da equação e através do termômetro. Caso exista diferença entre esses</p><p>valores, identifique as possíveis fontes para essa discrepância.</p><p>Temperatura no termômetro=</p><p>40°C Termoscópio= 15,2 cm</p><p>23,5-9,5= 98,5-0</p><p>14= Ꝋ - Ꝋ =50,4</p><p>98,5 14</p><p>Ꝋ= 40,1°C</p><p>1. Complete a Tabela 1 abaixo com os dados obtidos no experimento.</p><p>Corpo de</p><p>prova</p><p>Massa de</p><p>água (m1)</p><p>(g)</p><p>Massa do corpo</p><p>de prova (m2)</p><p>(g)</p><p>Temperatura</p><p>calorímetro + água</p><p>(T1) (°C)</p><p>Temperatur</p><p>a do corpo</p><p>(T2) (°C)</p><p>Temperatura</p><p>de equilíbrio</p><p>(T3) (°C)</p><p>Ferro 91,92 292,38 25,3 86,1 39,1</p><p>Alumínio 91,92 101,02 25,3 89,7 39,7</p><p>Tabela 1 – Valores coletados no experimento</p><p>2. Considerando que o calor liberado pelo corpo de prova deve ser igual ao calor</p><p>absorvido pela água e pelo calorímetro, calcule o calor específico do ferro e do</p><p>alumínio.</p><p>LABORATÓRIO DE FÍSICA</p><p>CALOR ESPECÍFICO DE CORPOS SÓLIDOS</p><p>6 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO</p><p>CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504</p><p>E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br</p><p>Ferro:</p><p>C= 91,92 x1 x(39,1-25,3) =0,0923</p><p>292,38 x (39,1-86,1)</p><p>Alumínio:</p><p>C=91,92x 1 x(37,7 -</p><p>25,3)=0,2226 101,02 x</p><p>(39,1-89,7)</p><p>3. Compare os valores de calor específico obtidos no experimento com os</p><p>tabelados. Qual foi a porcentagem de erro? (𝑐𝐴𝑙𝑢𝑚í𝑛𝑖𝑜 = 0,22</p><p>𝑐𝑎𝑙</p><p>0,11 ).</p><p>𝑔.℃</p><p>𝑐𝑎𝑙 e 𝑐𝐹𝑒𝑟𝑟𝑜 =</p><p>𝑔.℃</p><p>Material Tabelado Experimento Erro (%)</p><p>C= Ferro 0,11 0,09 16%</p><p>C= Alumínio 0,22 0,22 0%</p><p>LABORATÓRIO DE FÍSICA</p><p>DILATÔMETRO</p><p>1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO</p><p>CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504</p><p>E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br</p><p>PARTE I - DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR</p><p>1. Anote na Tabela 1 os valores obtidos durante a primeira parte do experimento.</p><p>Utilize a equação 1 para calcular o coeficiente de dilatação linear α de cada</p><p>material, lembrando que o comprimento inicial dos corpos de prova é L0 =</p><p>500 mm.</p><p>Material T0 (°C) ∆L (mm) T (°C) ∆T (°C) α (°C-1)</p><p>Cobre 24,9°c 0,86 97,2°C 72,3 2,38.10-3</p><p>Latão 24,9°c 0,69 97,2°C 72,4 1,91.10-3</p><p>Aço 24,9°c 0,40 97,2°C 72,2 1,11.10-3</p><p>Tabela 1 – Temperatura e dilatação dos corpos de prova com diferentes materiais</p><p>∆𝐿 = 𝛼. 𝐿0. ∆𝑇 (1)</p><p>2. Pesquise na internet o valor do coeficiente de dilatação de cada material e</p><p>compare com o calculado. Justifique eventuais diferenças.</p><p>LABORATÓRIO DE FÍSICA</p><p>DILATÔMETRO</p><p>2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO</p><p>CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504</p><p>E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br</p><p>(Imagem da internet)</p><p>Considerando os valores encontrados, concluímos que nossos valores encontrados</p><p>estão dentro de uma margem de erro considerável. As diferenças, se dão por erros</p><p>de aferição do operador, situações climáticas externas ou potenciais</p><p>arredondamentos.</p><p>LABORATÓRIO DE FÍSICA</p><p>DILATÔMETRO</p><p>3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO</p><p>CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504</p><p>E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br</p><p>PARTE II: VARIAIÃO NO COMPRIMENTO FINAL DE UM TUBO</p><p>METÁLICO EM FUNIÃO DO SEU COMPRIMENTO INICIAL</p><p>1. Anote na Tabela 2 os valores obtidos durante a segunda parte do experimento.</p><p>L0 (mm) T0 (°C) ∆L (mm) T (°C) ∆T (°C)</p><p>500 24,9°C 0,86 97,2°C 72,3</p><p>450</p><p>24,9°C 0,49 97,2°C 72,3</p><p>300 24,9°C 0,42 97,2°C 72,3</p><p>350 24,9°C 0,36 97,2°C 72,3</p><p>Tabela 2 – Temperatura e dilatação dos corpos de prova com diferentes comprimentos</p><p>2. Construa o gráfico variação do comprimento ∆L x comprimento inicial L0 e</p><p>determine seu coeficiente angular.</p><p>Série 1</p><p>500 450 350 300</p><p>Série 1</p><p>LABORATÓRIO DE FÍSICA</p><p>DILATÔMETRO</p><p>4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO</p><p>CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504</p><p>E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br</p><p>3. Determine o coeficiente angular do gráfico ∆L x L0 e explique o que ele</p><p>representa.</p><p>Pontos considerados:</p><p>A(450;0,49), B(300;3,42)</p><p>Cálculo do coeficiente angulas: m=∆y</p><p>∆x</p><p>(450-0,49) = m=449,51</p><p>(300-0,42) 299,58</p><p>m= 1,50</p><p>4. Com base nos seus conhecimentos, verifique a validade da afirmação: “A</p><p>variação no comprimento de um material, para uma mesma variação de</p><p>temperatura, é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial.”</p><p>Sim, é verdadeira.</p>